一种基于特征图像的小模数齿轮边缘检测精度计算方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106122430A(43)申请公布日2016.11.16(21)申请号201610659308.6(22)申请日2016.08.11(71)申请人中国计量大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区学源街258号(72)发明人朱维斌周泽恒叶树亮(74)专利代理机构浙江杭州金通专利事务所有限公司33100代理人王佳健(51)Int.Cl.F16H55/17(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种基于特征图像的小模数齿轮边缘检测精度计算方法(57)摘要本发明公开了一种基于特征图像的小模数齿轮边缘检测精度计算方法。本发明具体技术方案步骤如下：一、建立小模数渐开线齿轮边缘的特征函数；二、根据特征函数构建小模数渐开线齿轮各特征的基准图像；三、建立基准图像边缘检测效果评价的策略与评价指标；四、选择边缘检测算法对基准图像进行边缘检测，综合各特征图像的评定指标量化边缘检测结果与真实边缘的偏差。本发明能够量化图像边缘检测结果与真实边缘间的偏差，从而选择合适的边缘检测检测方法。同时结合小模数渐开线齿轮的边缘特性，构建了多个不同的齿轮边缘特征图像，与构建齿轮整体的高分辨率基准图像相比工作量更小，对硬件要求更低。CN106122430ACN106122430A权利要求书1/2页1.一种基于特征图像的小模数齿轮边缘检测精度计算方法，其特征在于，具体步骤如下：一、建立小模数渐开线齿轮边缘的特征函数；二、根据特征函数构建小模数渐开线齿轮各特征的基准图像；三、建立基准图像边缘检测效果评价的策略与评定指标；四、选择边缘检测算法对基准图像进行边缘检测，综合各特征图像的精度评定指标量化边缘检测结果与真实边缘间的偏差。2.根据权利要求1所述的小模数齿轮边缘检测精度计算方法，其特征在于，在步骤一中，考虑小模数齿轮图像边缘的多样性，需要建立多个不同的齿轮边缘特征图像，包括齿轮内孔圆、渐开线齿廓与齿顶转角。3.根据权利要求2所述的小模数齿轮边缘检测精度计算方法，其特征在于，构建内孔圆的特征函数，由圆的函数公式来表达：222(x-x0)+(y-y0)＝r其中：(x,y)是特征函数表示的边缘坐标；(x0,y0)是特征函数的圆心坐标，是构建基准图像的设计参数；r是特征函数表示的圆半径，是构建基准图像的设计参数。4.根据权利要求2所述的小模数齿轮边缘检测精度计算方法，其特征在于，构建渐开线齿廓的特征函数，以左齿廓为例，具体步骤如下：1)确定渐开线齿廓的起始点A(xa,ya)以及渐开线齿轮几何中心O(x0,y0)，点A位于渐开线齿轮的基圆上，计算与y轴正方向的夹角β：2)确定渐开线齿轮的压力角αk和展角θk，并由下式求得二者关系：θk＝tanαk-αk3)由于同一条渐开线齿廓对应的角度β不变，由此确定渐开线左齿廓上任意一点K(x,y)满足下式：上式即为渐开线左齿廓边缘的特征函数，其中rb为基圆半径；该特征函数中需要确定的设计参数包括齿轮的模数m，齿数z，压力角αk，几何中心O(x0,y0)，渐开线齿廓的起始点A(xa,ya)；同左齿廓的计算方法，可以求得右齿廓的特征函数表示为：5.根据权利要求2所述的小模数齿轮边缘检测精度计算方法，其特征在于，构建齿顶转角的特征函数，齿顶特征是由两交叉直线及其交点(xl,yl)构成，其特征函数的计算如下所2CN106122430A权利要求书2/2页示：其中k1、k2分别是两条直线的斜率，斜率与交点(xl,yl)坐标是构建基准图像的设计参数。6.根据权利要求1至5中任一项所述的小模数齿轮边缘检测精度计算方法，其特征在于，在步骤二中，根据特征函数构建小模数渐开线齿轮各个特征的基准图像，需要由步骤一得到各特征图像边缘满足的特征函数，并确定各特征图像中的设计参数。7.根据权利要求3所述的小模数齿轮边缘检测精度计算方法，其特征在于，在步骤三中评定圆特征图像的边缘检测精度，设边缘点的集合为(xi,yi)，i＝1,2,…,n，(xi,yi)到理想圆心的距离为ri；则评定计算过程如下：22△ri＝(xi-x0)+(yi-y0)-r其中△ri为边缘点到理想圆心的距离ri与函数模型理想半径r的差值，以所有边缘点△ri的平均值作为评定精度的标准。8.根据权利要求4所述的小模数齿轮边缘检测精度计算方法，其特征在于，在步骤三中评定渐开线特征图像的边缘检测精度，根据渐开线齿廓的特征函数建立特征图像，图像中的齿廓特征边缘是理想的，其齿廓总偏差Fα为0，故实际边缘检测结果的Fα可作为评定精度的标准；设齿廓边缘点的集合为(xi,yi)，i＝1,2,…,n，过任意齿廓点(xi,yi)的拟合渐开线起点与坐标原点间的直线和y轴正方向的夹角为βi